นิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งอะตอมธาตุเบาหลอมตัวกันและได้นิวเคลียสหนักกว่าเดิม

นิวเคลียร์ฟิวชัน จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์สหรัฐ บรรลุความก้าวหน้าในการหลอมนิวเคลียร์ นั่นหมายความว่าอย่างไร นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ได้ประกาศถึงสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า เป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเป้าหมายอันยาวไกล ในการสร้างพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน กระทรวงพลังงานสหรัฐกล่าวเมื่อวันที่ 13 ธันวาคม 2022 ว่าเป็นครั้งแรก และหลังจากพยายามมาหลาย 10 ปี นักวิทยาศาสตร์สามารถดึงพลังงาน ออกจากกระบวนการได้มากกว่าที่ต้องใส่เข้าไป

แต่การพัฒนามีความสำคัญเพียงใด และความฝันอันยาวนานของการหลอมรวม ที่ให้พลังงานสะอาดอุดมสมบูรณ์นั้นห่างไกลแค่ไหน แคโรลีน คูรานซ์ รองศาสตราจารย์ ด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน ซึ่งเคยทำงานในโรงงานที่เพิ่งทำลายสถิติฟิวชัน ช่วยอธิบายผลลัพธ์ใหม่นี้ นิวเคลียร์ฟิวชันคืออะไร ฟิวชันเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่รวม 2 อะตอมเพื่อสร้างอะตอมใหม่ หนึ่งอะตอมขึ้นไปที่มีมวลรวมน้อยกว่าเล็กน้อย ความแตกต่างของมวล

ซึ่งถูกปลดปล่อยออกมาเป็นพลังงาน ตามที่อธิบายไว้ในสมการที่มีชื่อเสียงของไอน์สไตน์ E=mc2 ซึ่งพลังงานเท่ากับ มวลคูณความเร็วแสง ยกกำลังสอง เนื่องจากความเร็วของแสงนั้นมหาศาล การแปลงมวลเพียงเล็กน้อยให้เป็นพลังงาน เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในฟิวชัน จะทำให้เกิดพลังงานจำนวนมหาศาล ในทำนองเดียวกัน นักวิจัยจากสิ่งอํานวยความสะดวก การจุดระเบิดแห่งชาติของรัฐบาลสหรัฐในแคลิฟอร์เนีย ได้สาธิตเป็นครั้งแรก

สิ่งที่เรียกว่าการจุดระเบิดแบบฟิวชัน การจุดระเบิดคือ เมื่อปฏิกิริยาฟิวชันผลิตพลังงานมากกว่าที่ป้อนเข้าสู่ปฏิกิริยาจากแหล่งภายนอก และกลายเป็นพลังงานที่ยั่งยืนในตัวเอง เทคนิคที่ใช้ในศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติ เกี่ยวข้องกับการยิงเลเซอร์ 192 ลำที่เชื้อเพลิงอัดเม็ดขนาด 0.04 นิ้ว ที่ทำจากดิวทีเรียม และทริเทียม ซึ่งเป็นองค์ประกอบ 2 แบบของธาตุไฮโดรเจนที่มีนิวตรอนพิเศษ วางอยู่ในกระป๋องทองคำ

เมื่อเลเซอร์กระทบกับกระป๋อง พวกมันจะสร้างรังสีเอกซ์ที่ให้ความร้อน และบีบอัดเม็ดเชื้อเพลิงให้มีความหนาแน่นประมาณ 20 เท่าของตะกั่ว และมีอุณหภูมิสูงกว่า 5 ล้านองศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งร้อนกว่าพื้นผิวประมาณ 100 เท่าดวงอาทิตย์ หากคุณรักษาสภาวะเหล่านี้ได้นานพอ เชื้อเพลิงจะหลอมรวม และปล่อยพลังงานออกมา

เชื้อเพลิง และกระป๋องจะระเหยกลายเป็นไอ ภายในไม่กี่พันล้านวินาทีระหว่างการทดลอง จากนั้น นักวิจัยหวังว่าอุปกรณ์ของพวกเขา จะรอดจากความร้อน และวัดพลังงานที่ปล่อยออกมา จากปฏิกิริยาฟิวชันได้อย่างแม่นยำ นักวิทยาศาสตร์ทำอะไรได้สำเร็จ เพื่อประเมินความสำเร็จของการทดลองฟิวชัน นักฟิสิกส์พิจารณาอัตราส่วน ระหว่างพลังงานที่ปล่อยออกมา จากกระบวนนิวเคลียร์ฟิวชันกับปริมาณพลังงานภายในเลเซอร์

อัตราส่วนนี้ เรียกว่ากำไร อะไรก็ตามที่มีค่ามากกว่าหนึ่ง นั่นหมายความว่ากระบวนการ นิวเคลียร์ฟิวชัน ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าเลเซอร์ที่ส่งมา เมื่อวันที่ 5 ธันวาคม 2022 สิ่งอํานวยความสะดวกการจุดระเบิดแห่งชาติ ได้ยิงเม็ดเชื้อเพลิงด้วยพลังงานเลเซอร์ 2 ล้านจูล ซึ่งเป็นพลังงาน เท่ากับพลังงานที่ใช้ในการเป่าไดร์เป่าผมเป็นเวลา 15 นาที ซึ่งทั้งหมดนี้จะใช้เวลาเพียงไม่กี่พันล้านวินาที

สิ่งนี้ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชัน ที่ปล่อยพลังงาน 3 ล้านจูล นั่นคือกำไรประมาณ 1.5 ซึ่งทำลายสถิติเดิมที่โรงงานได้รับ 0.7 ในเดือนสิงหาคม 2564 ทำไมพลังงานฟิวชันถึงเป็นเรื่องใหญ่ พลังงานฟิวชันเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ ของการผลิตพลังงานมาเกือบครึ่งศตวรรษ แม้ว่าการเพิ่มขึ้น 1.5 นั้น ผมเชื่อว่าเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ครั้งประวัติศาสตร์อย่างแท้จริง แต่ก็ยังมีหนทางอีกยาวไกล ก่อนที่ฟิวชันจะเป็นแหล่งพลังงานที่ทำงานได้

ในขณะที่พลังงานเลเซอร์ 2 ล้านจูล น้อยกว่าผลผลิตฟิวชันที่ 3 ล้านจูล โรงงานแห่งนี้ต้องใช้เกือบ 300 ล้านจูลในการผลิตเลเซอร์ที่ใช้ในการทดลองนี้ ผลลัพธ์นี้ แสดงให้เห็นว่าการจุดระเบิดด้วยฟิวชันเป็นไปได้ แต่จะต้องใช้ความพยายามอย่างมาก ในการปรับปรุงประสิทธิภาพ จนถึงจุดที่ฟิวชันสามารถให้พลังงานสุทธิ กลับเป็นบวก เมื่อคำนึงถึงระบบตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทางทั้งหมด ไม่ใช่แค่ปฏิสัมพันธ์เดียวระหว่างเลเซอร์ และเชื้อเพลิง

บทความที่น่าสนใจ : แบรดลีย์ การศึกษาเกี่ยวกับวิธีการทำงานของยานต่อสู้แบรดลีย์